Уникальность испытанного демонстратора в том, что двигатель является клиновоздушным. В истории ракетостроения были попытки создать космический корабль с такой установкой, но все они завершились неудачно.
Традиционно в ракетных двигателях используется сопло Лаваля. Это два соединенных усечённых конуса. Газы, образующиеся в результате сгорания топлива, выбрасываются в сопло. Его стенки не дают газовому потоку рассеяться по сторонам и создают однонаправленную струю с большой тягой. Основным недостатком этой конструкции является влияние окружающей среды на газовый поток. С увеличением высоты атмосферное давление уменьшается, что приводит к изменению тяги. Это в свою очередь ведет к перерасходу топлива. Перерасход топлива может достигать 30%.
Решением проблемы мог бы стать клиновоздушный двигатель. В его центре располагается клиновидная часть, вокруг верхней части которой расположено несколько камер сгорания. Вырывающийся из них газ направляется вдоль центральной части и формирует единый поток. В качестве наружной стенки сопла выступает поток воздуха. Клиновоздушные ракетные двигатели (КВРД) смогут изменять давление истекающей газовой струи в зависимости от атмосферного давления. КВРД позволяет экономить топливо, которое перерасходуется в обычных двигателях. Однако и у этой конструкции есть недостатки: центральная часть имеет большой вес, а также нагревается до сверхвысоких температур.
Учёные много лет пытаются решить проблемы охлаждения центрального тела КВРД. Они пробовали применять топливные пары спирт-кислород, метан-кислород. В основе всех исследований лежала регенеративная система охлаждения, в которой компоненты жидкого топлива, находясь в криогенном состоянии, пропускаются по каналам охлаждения перед попаданием в камеру сгорания.
Российским учёным удалось создать первый в мире рабочий КВРД на водородно-кислородном топливе с системой охлаждения. Использование жидкого водорода с температурой -253°C облегчило задачу подбора материала для клиновидной части двигателя, которая должна быть невероятно жаростойкой.
Ещё один позитивный эффект кроется в свойствах водорода. Компрессор, подающий топливо в камеру сгорания, должен делать это с огромным давлением. После пропускания через систему охлаждения водород нагревается и стремится перейти в газообразное состояние. Из-за этого увеличивается давление в системе. Получается, что сам водород может компенсировать часть необходимого давления. Эта особенность позволяет уменьшить габариты и массу компрессора.
Успешные испытания прототипа клиновоздушного ракетного двигателя приближают появление российского многоразового носителя. В случает успеха это станет прорывом в космической отрасли. Благодаря проекту «Корона» исследование космоса станет экономичнее, интенсивнее и эффективнее.
ндекс
